Орлова В.Н.

Днепропетровский университет экономики и права

ВЛИЯНИЕ КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА ТОВАРНОГО

ДИЗЕЛЬНОГО ТОПЛИВА НА ЕГО КАЧЕСТВО

Сегодня для более рационального и экономичного использования природных ресурсов нефтеперерабатывающие предприятия стремятся к более глубокой переработки нефти. Это позволяет увеличить выход светлых продуктов, которые являются основой различных топлив. Дизельные топлива, как правило, готовят на базе прямогонной фракции нефти, выкипающей в интервале температур 180-360⁰С с возможным добавлением до 20% легких газойлей вторичных процессов нефтепереработки. Поэтому, для рационального использования прямогонных фракций нефти с температурами кипения 140-250⁰С и 180-360⁰С, которые являются базой для получения соответственно реактивных и дизельных топлив, необходимо знать фракционный состав углеводородов.

Одной из основных характеристик дизельного топлива, определяющей высокие мощностные и экономические показатели работы двигателя, является цетановое число. Цетановое число – основной показатель воспламеняемости дизельного топлива. Оно определяет запуск двигателя, жесткость рабочего процесса, расход топлива и дымность отработавших газов. Чем выше цетановое число топлива, тем быстрее произойдут процессы предварительного окисления его в камере сгорания, тем скорее воспламенится смесь и запустится двигатель. Однако с повышением цетанового числа топлива сверх оптимального, обеспечивающего работу двигателя с допустимой жесткостью ухудшается его экономичность в среднем на 0,2-0,3% и дымность отработавших газов. Оптимальное цетановое число для дизельных топлив составляет 40-50 [1].

Цетановое число дизельных топлив зависит от температуры кипения и их углеводородного состава. С ростом температуры кипения фракций дизельного топлива цетановое число увеличивается. Нормальные алканы характеризуются наибольшими цетановыми числами. При увеличении молекулярной массы н-алканов цетановое число повышается, при этом по мере их разветвления – падает. Непредельные углеводороды обладают более низкими цетановыми числами по сравнению с соответствующими алканами. Далее идут циклоалканы имеющие невысокие цетановые числа. Самые низкие цетановые числа у ароматических углеводородов, у которых отсутствуют боковые цепи.

Поэтому для надежной и достоверной оценки эксплуатационных показателей дизельного топлива необходимы качественные и количественные характеристики состава фракций.

Для оценки физико-химических свойств дизельных топлив используют ряд испытаний по ДСТУ 3868-99 или EN 590. Существенным дополнением к нормативным документам являются сведения о возможно более точном составе топлива с применением современных методов анализа [2].

В связи с этим проведены исследования структурно-группового и гомологического состава дизельного топлива с применением жидкостной колоночной хроматографии [3], масс-спектрометрии [4] и ультрафиолетовой спектроскопии [5].

В результате исследования дизельного топлива при помощи жидкостной колоночной хроматографии выделены четыре фракции – пентановая, гексановая, бензольная и спиртовая. При этом структурно-групповое распределение углеводородов таково, что парафино-нафтеновая часть сосредоточена в пентановой фракции (78,0 % масс.), концентрат ароматических углеводородов содержит гексановую (14,1 масс.) и бензольную фракции (7,3 масс.), а спиртом вымываются смолы (0,6 масс.). Таким образом, суммарное содержание ароматических углеводородов составило 21,4 % масс.

При определении содержания нормальных предельных углеводородов и их изомеров результаты масс-спектрального анализа дополняли газохроматографическими данными.

Зная общее содержание алканов, определенных по данным масс-спектрального анализа, и содержание н-алканов (хроматографический анализ), методом вычитания определили содержание алканов нелинейной структуры.

Суммарное содержание алканов составило 45,7 % масс. (н-алканы – 31,8, изомеры алканов - 13,9), циклоалканов 34,8% масс. (моноцикланы – 20,1, бицикланы – 9,4, трицикланы – 3,9, тетрацикланы – 1,4), аренов 19,5 % масс (алкилбензолы - 16,1, нафталины – 3,2, фенантрены – 0,2).

При определении суммарного содержания ароматических углеводородов в дизельном топливе использовали метод ультрафиолетовой спектроскопии. В ходе лабораторных испытаний получили содержание бензольных (17,16 % масс.), нафталиновых (6,45 % масс.) и фенантреновых (0,94 % масс.) ароматических углеводородов в дизельном топливе.

Таким образом, представленный комплекс методов и системный подход в исследовании сложных топливных смесей позволяет увеличить надежность и достоверность при анализе качества товарных топлив, спрогнозировать влияние компонентов топлив на его эксплуатационные характеристики.

Литература

1. Топливо, смазочные материалы, технические жидкости. Справ. изд. / Под. ред. В. М. Школьникова. – М.: Техинформ, 1999. – 596 с.

2. Отто М. Современные методы аналитической химии. Т.1,2. – М.: Техносфера, 2003. – 416 с.

3. Закупра В.А., Крыгина П.М., Рыбалкин В.Н., Танасов И.И. Ускоренная жидкостная хроматография масел в производстве сульфонатных присадок // Химическая технология топлив и масел. – 1988. - №9.– С.35-38.

4. Полякова А.А. Молекулярный масс-спектральный анализ нефтей. – М.: Недра, 1973. –184 с.

5. Лебедевская В.Г., Шмелева Т.А., Юнусов З.Т. Спектрофотометрический метод определения группового состава ароматических углеводородов в дизельных топливах // Заводская лаборатория. – 2005. – Т. 71. - №2. – С. 59-62.